Relatività spiegata ai bambini

La relatività speciale spiegata

La relatività speciale (SR) o teoria speciale della relatività è la teoria fisica pubblicata (http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/) nel 1905 da Albert Einstein. Sostituisce le nozioni newtoniane di spazio e tempo e incorpora l'elettromagnetismo rappresentato dalle equazioni di Maxwell. La teoria è chiamata "speciale" perché è un caso particolare della teoria della relatività di Einstein in cui gli effetti della gravità possono essere ignorati. Dieci anni dopo, Einstein pubblicò la teoria della relatività generale che incorpora la gravitazione.

Il principio di relatività fu introdotto da Galileo. Ribaltando le vecchie opinioni assolutiste di Aristotele, esso sosteneva che il moto, o almeno il moto uniforme in linea retta, aveva un significato solo in relazione a qualcos'altro e che non esisteva un quadro di riferimento assoluto con cui misurare tutte le cose.

Dopo l'unificazione della luce, dell'elettricità e del magnetismo da parte di Maxwell e dopo prove sperimentali come l'esperimento di Michelson-Morley, è emerso un consenso sul fatto che la velocità della luce non varia con la velocità dell'osservatore e che la velocità della luce deve essere invariante (la stessa) per tutti gli osservatori. Ciò sembrava essere in ulteriore conflitto con il principio di relatività. Hendrik Lorentz propose una soluzione postulando una teoria dell'etere in cui gli oggetti e gli osservatori che viaggiano rispetto a un etere stazionario subiscono un accorciamento fisico (contrazione di Lorentz-Fitzgerald) e una variazione della velocità temporale (dilatazione del tempo). La versione di Poincaré del principio di relatività (1904) recitava: "Le leggi dei fenomeni fisici devono essere le stesse, sia per un osservatore fisso, sia per uno trascinato in un moto di traslazione uniforme, cosicché non abbiamo e non possiamo avere alcun mezzo per discernere se siamo trascinati o meno in un tale moto".

La dilatazione temporale spiegata

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Molto tempo fa, alcuni scienziati volevano capire a quale velocità si muovesse la Terra nello spazio. Si chiamavano Michelson e Morley. Decisero che avrebbero cercato di capirlo misurando la velocità della luce.

Pensate a questo. Immaginate di trovarvi sotto un temporale e di avere il vento alle spalle. Se iniziaste a correre, la pioggia non colpirebbe così forte la vostra schiena. Viaggerebbe più lentamente rispetto a voi. Gli scienziati direbbero che la pioggia viaggia più lentamente rispetto a voi.

A quel tempo, gli scienziati pensavano che la luce si comportasse come le gocce di pioggia in un temporale. Pensavano che se la Terra si muoveva intorno al Sole e il Sole si muoveva intorno alla galassia, avrebbero dovuto essere in grado di misurare la velocità con cui si muovevano nello spazio.  Tutto quello che avrebbero dovuto fare era misurare come "cambiava" la velocità della luce.

Importanza della relatività generale

Albert Einstein (/ˈaɪnstaɪn/ EYEN-styne;[6] tedesco: [ˈalbɛʁt ˈʔaɪnʃtaɪn] (ascolta); 14 marzo 1879 - 18 aprile 1955) è stato un fisico teorico di origine tedesca,[7] ampiamente riconosciuto come uno dei più grandi e influenti fisici di tutti i tempi. Einstein è noto soprattutto per aver sviluppato la teoria della relatività, ma ha anche dato importanti contributi allo sviluppo della teoria della meccanica quantistica. La relatività e la meccanica quantistica sono i due pilastri della fisica moderna.[3][8] La sua formula di equivalenza massa-energia E = mc2, che deriva dalla teoria della relatività, è stata definita "l'equazione più famosa del mondo".[9] Il suo lavoro è noto anche per la sua influenza sulla filosofia della scienza. [10][11] Ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisica nel 1921 "per i suoi servizi alla fisica teorica, e in particolare per la sua scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico",[12] un passo fondamentale nello sviluppo della teoria quantistica. Le sue conquiste intellettuali e la sua originalità hanno fatto sì che "Einstein" diventasse sinonimo di "genio".[13] L'Einsteinio, uno degli elementi sintetici della tavola periodica, è stato chiamato così in suo onore.[14]

La relatività generale spiegata in modo semplice e visivo

Secondo la relatività generale, gli oggetti in un campo gravitazionale si comportano in modo simile agli oggetti in un campo accelerato. Per esempio, un osservatore vedrà una palla cadere nello stesso modo in un razzo (a sinistra) e sulla Terra (a destra), a condizione che l'accelerazione del razzo sia pari a 9,8 m/s (l'accelerazione dovuta alla gravità sulla superficie della Terra).

La Teoria generale della relatività, spesso chiamata semplicemente relatività generale, fu pubblicata da Albert Einstein nel 1915, dieci anni dopo la creazione della teoria speciale della relatività. La teoria generale della relatività di Einstein utilizza l'idea di spaziotempo. Lo spaziotempo è il fatto che abbiamo un universo a quattro dimensioni, con tre dimensioni spaziali (spazio) e una dimensione temporale (tempo). Ogni evento fisico si verifica in un luogo all'interno di queste tre dimensioni spaziali e in un certo momento nel tempo. Secondo la teoria generale della relatività, qualsiasi massa provoca una curvatura dello spaziotempo e qualsiasi altra massa segue queste curve. Una massa più grande provoca una maggiore curvatura. Si tratta di un nuovo modo di spiegare la gravitazione (gravità).